WO2004047244A1 - Infrared semiconductor laser - Google Patents

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WO2004047244A1
WO2004047244A1 PCT/EP2003/010333 EP0310333W WO2004047244A1 WO 2004047244 A1 WO2004047244 A1 WO 2004047244A1 EP 0310333 W EP0310333 W EP 0310333W WO 2004047244 A1 WO2004047244 A1 WO 2004047244A1
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infrared semiconductor
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PCT/EP2003/010333
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Armin Lambrecht
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Fraunhofer-Gesellschaft Zur Foerderung Der Angewandten Forschung E.V.
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Definitions

  • the invention relates to an infrared semiconductor laser.
  • lasers can, for example, emit laser light in the infrared range and are used here in particular for gas spectroscopy. They can also be used for optical free beam information transmission because of their high modulation bandwidths.
  • the active zone i.e. the area of the charge carrier recombination or the light amplification
  • the active zone is formed from a III-V material, such as GaAs / AIGaAs.
  • a certain tunability of the wavelength over an absorption line of a gas or substance molecule type to be detected is necessary.
  • This tuning is usually achieved by changing the temperature of the laser.
  • the tunability is determined, among other things, by the effective thermal refractive index gradient dn / dT. The greater this gradient, the greater the change in wavelength per temperature unit.
  • the thermal refractive index gradient dn / dT is in the range of 10 "4 / K for Ill-V materials, such as GaAs.
  • this value is approximately -10 "3 / K.
  • a semiconductor laser with the features of claim 1 a method for producing the semiconductor laser with the features of claim 13, a telecommunications system component with the features of claim 17, a telecommunications system with the features of claim 18, a spectroscopy system component with the features of claim 19, and a spectroscopy system with the features of claim 20.
  • the infrared semiconductor laser has an active zone made of an Ill-V material, which means that the sophisticated technology can be used for Ill-V materials and at the same time enables room temperature operation.
  • the laser has a light mode area which is characterized in that there is a significant intensity of the laser light modes in this area.
  • Mathematical functions that describe the intensity profile of laser modes indicate an intensity in a cross section of the laser to infinity.
  • the intensity far from the laser cavity is so low that it has no real relevance. Therefore, a reasonably defined area of a light mode is usually defined.
  • This range can be determined in a cross section of the semiconductor laser, for example, in that the intensity has dropped to a certain amount of the peak value of the intensity in the cross section, such as for example 1 / e times the peak intensity or approximately half the peak intensity. Any other reasonable, appropriate fraction of the peak intensity is suitable for specifying the light mode range.
  • a material is arranged in this light mode region, the thermal refractive index gradient dn / dT of which has a sign that the thermal refractive index gradient dn / dT of the Ill-V material from the active zone is opposite and / or has an amount which is at least twice as high.
  • the effective thermal refractive index gradient dn / dT of a laser characterizes its response in the wavelength to temperature changes. It is determined by the different thermal refractive index gradients of the different materials within the light mode range.
  • the material can advantageously comprise or be formed from a bleach alkogenide material.
  • Known materials such as PbSe, PbTe, Pb ⁇ can be advantageous.
  • x Sr x Se ⁇ -yTe y or corresponding sulfides or mixtures / alloys with corresponding sulfides can be used.
  • the semiconductor laser advantageously comprises a ridge waveguide, which essentially determines the light mode region and the material is arranged in or on this ridge waveguide. This results in a good overlap of the light mode with the material, so that the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the semiconductor laser can be controlled well.
  • the infrared laser advantageously also has a DFB structure (“distributed feedback”), so that a very narrow-band emission spectrum is achieved.
  • the different segments can include, for example, a separate, passive DBR ("Distributed Bragg Reflector") segment that is used for laser cavity formation.
  • the segments can also comprise active and / or passive, for example also switchable, absorbers.
  • a segment can also be a specially shaped segment, for example Include waveguide part that has modified dimensions compared to the laser, but is advantageous for shaping the beam profile.
  • a heating element which can be powered by electricity or light, for example, is also advantageous.
  • an active zone is formed from an Ill-V material and a waveguide with a light mode region is formed. Furthermore, a material is arranged in the light mode region with which the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser can be controlled.
  • FIG. 1 is a three-dimensional schematic view of a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a third embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a schematic three-dimensional view of different process stages, as can occur when an embodiment of the method is carried out.
  • the laser has an active zone 2 made of an Ill-V material and a light mode region 3 which is arranged in the rib waveguide structure 5.
  • the infrared semiconductor laser further comprises a substrate 7, on the underside of which a lower contact 10 is arranged and on the upper side of which a lower cladding layer 9 (cladding) is arranged.
  • the upper cladding layer 6 (cladding) is arranged above the active layer 2 in the region of the ribbed waveguide structure 5.
  • An insulating layer 11 is arranged on the top of the infrared semiconductor laser and extends both in the area above the substrate 7 and as far as the rib waveguide structure 5. On the top side of the ribbed waveguide structure 5, in some cases no insulating layer 11 is provided, but a contact strip 8, which can be made of gold, for example.
  • the material 4 with the second thermal refractive index gradient dn / dT can be arranged anywhere in the illustrated light mode region 3, i. H. it can be in the substrate 7, in the lower cladding layer 9, in the active layer 2, in the upper cladding layer 6, in the ribbed waveguide structure 5, in the insulation layer 11, in the contact strip 8, or on the insulation layer 11 or the contact strip 8 as well be arranged between the respective elements.
  • FIG. 2 shows a sectional view in which the material 4 is arranged within the fin waveguide structure 5 with a second thermal refractive index gradient dn / dT.
  • an upper cladding layer 6 is provided above the active zone 2, which consists of Ill-V material.
  • material 4 is provided, with which the effective thermal refractive index gradient dn / dT can be controlled. This can be done both by the arrangement of the layer of material 4 within the rib waveguide structure 5, by the thickness of the layer of material 4, and by the material composition of the material 4.
  • the material 4 is located away from the active zone 2 so as not to have any adverse effects on the charge recombination, but it is so close to the active zone, i.e. in the area of light mode, provided that its temperature change has an influence on the emitted wavelength.
  • a further layer 13 is provided above the layer of material 4, which can consist of Ill-V material as well as the material with the second thermal refractive index gradient dn / dT. It is also possible to provide a further material here, that of the Ill-V material used and the material 4 is different in order to obtain a further possibility of setting the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser.
  • the ribbed waveguide structure 5 can also be produced completely from the material 4.
  • the material 4 with the second thermal refractive index gradient dn / dT is arranged on the outside of the insulation layer 11. This area is still in the light mode area 3, so that the light of the laser modes is still influenced by the material 4, which is arranged on the outside on the insulation layer 11.
  • the effective thermal refractive index dn / dT can also be set with material 4 arranged on the outside on the insulation layer 11.
  • FIG. 3 also schematically shows a DFB structure 12 which is arranged in the ribbed waveguide structure 5.
  • a DFB structure can also be provided in the structure from FIG. 1 or FIG. 2.
  • it can be realized by the material 4 itself, for example by modulating the thickness of the material 4.
  • the top or the bottom or both sides of the material 4 can be periodically structured or also periodically structured along the laser cavity in order to be available as a DFB grating.
  • the active zone 2 does not have to be arranged below the ribbed waveguide structure 5, as shown in FIGS. 1 and 2, but can also be arranged within the ribbed waveguide structure 5. This is advantageous for lateral confinement of the charge carriers.
  • the active zone 2 in FIGS. 1 to 3 can comprise a quantum cascade structure.
  • the emitted light wavelength is preferably in the mid-infrared range, ie in particular in a wavelength range between 3 ⁇ m and 20 ⁇ m.
  • Material 4 is preferably an IV-VI material, and more preferably a bleaching alkogenide.
  • 4 schematically shows a spectroscopy system or a telecommunication system. Both systems have a transmitter or light source 15 and a receiver 18.
  • the transmitter or the light source 15 comprises an infrared semiconductor laser and emits laser light in the direction 16.
  • a space 17 is arranged between the light source 15 and the receiver (detector) 18, in which a trace gas or fluid to be detected may be present.
  • Methods for manufacturing the infrared semiconductor laser can include all known layer deposition and structuring methods. Examples include vapor deposition, sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), MOCVD or related processes, as well as conventional lithographic (optical, electron beam) processes and other structuring processes.
  • MBE molecular beam epitaxy
  • MOCVD molecular beam epitaxy
  • the material 4 can be arranged during, before or after the formation of a waveguide 5.
  • a method for producing the infrared semiconductor laser as shown in FIGS. 5a and 5b is particularly advantageous.
  • a layer 20 of material 4 is produced on a substrate 19 (for example BaF 2 ) using one of the customary layer deposition methods (for example MBE).
  • a structuring 21 of the layer 20 from the material 4 can also be carried out, this being done for example with lithography or embossing with a suitable stamp (for example made of silicon).
  • the layer 20 can then be lifted off the substrate 19 or the substrate 19 can also be dissolved (in the case of BaF 2, for example, in an aqueous solution of HN0 3 ).
  • the layer 20 produced in this way is arranged on a stamp 23 using an adhesive 22.
  • a wax or other adhesive can also be used. Adhesion can also be imparted by a liquid with sufficient capillary action.
  • the layer 20 is arranged on the layer stack which has been completed by then. Here, a transfer of the layer 20 from the material 4 is carried out. Subsequently, the layer 20 can be overgrown with other materials if the infrared semiconductor laser had not yet been completed at the time of the layer transfer.
  • the layer 20 can also be applied as a DFB structure 12 'to a prepared layer stack.
  • a laser as shown in FIG. 3, but which does not yet have the material 4 is produced and its properties are tested or examined. Only when the functioning of the laser has been determined or the effective thermal refractive index gradient dn / dT has been determined is the arrangement of the material 4 on or next to the ribbed waveguide structure 5 carried out.
  • the amount of material 4 or its composition can be controlled in a very targeted manner, so that a desired effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser is set. This is particularly effective if the effective thermal refractive index gradient dn / dT was determined before the material was deposited.
  • the method of determining the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the laser and the material application can also be iterated in order, for example, to come as close as possible to a value for the effective dn / dT of zero.
  • the shape of the light mode region can be influenced by the arrangement of the material 4 with the relatively high refractive index, in particular if the material 4 has a comparatively high refractive index. It is also possible here for some light to be coupled out of the laser cavity into the material 4, the material 4 then still being in the light mode range of the laser.

Abstract

The invention relates to an infrared semiconductor laser (1) comprising at least one active area (2) made of a III-V material having a first thermal refractive index gradient dn/dT and a light mode area (3). The infrared semiconductor laser (1) is characterized in that a material (4) having a second thermal refractive index gradient dn/dT is provided in the light mode area (3), the sign thereof being opposite to that of the first thermal refractive index gradient and/or whose magnitude is at least twice as high. The invention also relates to a method for the production of an infrared semiconductor laser (1) consisting of the following steps: formation of at least one active area (2) made of a III-V material having a first thermal refractive index gradient dn/dT and formation of a waveguide (5) with a light mode area (3). The method is characterized in that a material (4) having a second thermal refractive index gradient dn/dT is arranged in the light mode area (3), the sign thereof being opposite that of the first thermal refractive index gradient and/or whose magnitude is at least twice as high. The invention also relates to a telecommunication and spectroscopy system component comprising a corresponding or correspondingly produced semiconductor laser (1), in addition to a telecommunication and spectroscopy system comprising said component.

Description

Infrarothalbleiterlaser Infrared semiconductor laser
Die Erfindung betrifft einen Infrarothalbleiterlaser. Derartige Laser können beispielsweise Laserlicht im Infrarotbereich emittieren und werden hier insbesondere für Gasspektroskopie eingesetzt. Auch sind Sie wegen ihrer hohen Modulationsbandbreiten für optische Freistrahlinformationsübertragungen einsetzbar.The invention relates to an infrared semiconductor laser. Such lasers can, for example, emit laser light in the infrared range and are used here in particular for gas spectroscopy. They can also be used for optical free beam information transmission because of their high modulation bandwidths.
Zur Erzeugung von Mittel-Infrarotlaserstrahlung sind beispielsweise aus "Midinfrared lead salt multi-quantum-well diode laser with 282 K Operation", Appl. Phys. Lett. 66 (19), 8. Mai 1995, Bleisalzlaser bekannt. Hier wird eine aktive Zone aus PbSrSe/PbSe multi-quantum- wells gebildet.To generate mid-infrared laser radiation, for example, "Mid-infrared lead salt multi-quantum-well diode laser with 282 K operation", Appl. Phys. Lett. 66 (19), May 8, 1995, known as lead salt laser. An active zone of PbSrSe / PbSe multi-quantum wells is formed here.
Weiterhin sind beispielsweise aus "Single Mode, Tunable Distributed-Feedback and Mulitple-Wavelength Quantum Cascade Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 38, No. 6, June 2002 sogenannte Quantenkaskadenlaser zur Erzeugung von Mittel- Infrarotstrahlung bekannt. Hierbei wird die aktive Zone (d.h. der Bereich der Ladungsträgerrekombination bzw. der Lichtverstärkung) aus einem III-V-Material, wie beispielsweise GaAs/AIGaAs gebildet.Furthermore, for example from "Single Mode, Tunable Distributed-Feedback and Multiple-Wavelength Quantum Cascade Lasers", IEEE Journal of Quantum Electronics, Vol. 38, No. 6, June 2002 known as so-called quantum cascade lasers for generating mid-infrared radiation. Here, the active zone (i.e. the area of the charge carrier recombination or the light amplification) is formed from a III-V material, such as GaAs / AIGaAs.
Für den Einsatz dieser Laser zur Spektroskopie von beispielsweise Spurengasen oder - Stoffen ist eine gewisse Durchstimmbarkeit der Wellenlänge über eine Absorptionslinie einer zu detektierenden Gas- oder Stoffmolekülart notwendig. Diese Durchstimmung wird in Regel durch eine Temperaturänderung des Laser erreicht. Die Durchstimmbarkeit wird u. a. durch den effektiven thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT bestimmt. Je größer dieser Gradient ist, desto größer ist die Wellenlängenänderung pro Temperatureinheit. Der thermische Brechungsindexgradient dn/dT ist für Ill-V-Materialien, wie beispielsweise GaAs im Bereich von 10"4/K.For the use of these lasers for the spectroscopy of, for example, trace gases or substances, a certain tunability of the wavelength over an absorption line of a gas or substance molecule type to be detected is necessary. This tuning is usually achieved by changing the temperature of the laser. The tunability is determined, among other things, by the effective thermal refractive index gradient dn / dT. The greater this gradient, the greater the change in wavelength per temperature unit. The thermal refractive index gradient dn / dT is in the range of 10 "4 / K for Ill-V materials, such as GaAs.
Bei Bleisalzlasern liegt dieser Wert bei ungefähr -10"3/K.In the case of lead salt lasers, this value is approximately -10 "3 / K.
Bei Bleisalzlasern ist jedoch ein Betrieb bei Raumtemperatur nicht oder nur sehr schwer möglich, so dass diese Laser aus praktischen Gründen nur bei tiefen Temperaturen für spezielle Anwendungen eingesetzt werden.In the case of lead salt lasers, however, operation at room temperature is not possible or is very difficult, so that for practical reasons these lasers are only used at low temperatures for special applications.
Für Datenübertragungsanwendungen mit Halbleiterlasern ist es notwendig, dass diese eine möglichst geringe Wellenlängenabhängigkeit von der Temperatur aufweisen. Nur dann ist es möglich, ein Multiplexen von Signalen mit verschiedenen Wellenlängen (WDM) durchzuführen. Diese Anforderung bedeutet, dass der effektive thermische Brechungsindexgradient des Lasers dn/dT möglichst klein bzw. Null sein soll.For data transmission applications with semiconductor lasers, it is necessary that these have the smallest possible wavelength dependence on temperature. Only then is it is possible to multiplex signals with different wavelengths (WDM). This requirement means that the effective thermal refractive index gradient of the laser dn / dT should be as small as possible or zero.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Infrarot-Halbleiterlaser, ein Verfahren zum Herstellen eines Infrarot-Halbleiterlasers, eine Telekommunikations- und eine Spektroskopiesystemkomponente sowie ein Telekommunikations- und ein Spektroskopiesystem zur Verfügung zu stellen, die jeweils eine optimierte Temperaturabhängigkeit der Wellenlänge aufweisen.It is therefore an object of the present invention to provide an infrared semiconductor laser, a method for producing an infrared semiconductor laser, a telecommunications and a spectroscopy system component, and a telecommunications and a spectroscopy system, each of which has an optimized temperature dependency of the wavelength.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Halbleiterlaser mit den Merkmalen von Anspruch 1, ein Verfahren zur Herstellung des Halbleiterlasers mit den Merkmalen von Anspruch 13, eine Telekommunikationssystemkomponente mit den Merkmalen von Anspruch 17, eine Telekommunikationssystem mit den Merkmalen von Anspruch 18, eine Spektroskopiesystemkomponente mit den Merkmalen von Anspruch 19, sowie einem Spektroskopiesystem mit den Merkmalen von Anspruch 20.This object is achieved by a semiconductor laser with the features of claim 1, a method for producing the semiconductor laser with the features of claim 13, a telecommunications system component with the features of claim 17, a telecommunications system with the features of claim 18, a spectroscopy system component with the features of claim 19, and a spectroscopy system with the features of claim 20.
Der Infrarot-Halbleiterlaser weist eine aktive Zone aus einem Ill-V-Material auf, wodurch sich die hochentwickelte Technologie für Ill-V-Materialien verwenden lässt und gleichzeitig einen Raumtemperaturbetrieb ermöglicht wird.The infrared semiconductor laser has an active zone made of an Ill-V material, which means that the sophisticated technology can be used for Ill-V materials and at the same time enables room temperature operation.
Weiterhin weist der Laser einen Lichtmodenbereich auf, der sich dadurch auszeichnet, dass in diesem Bereich eine signifikante Intensität der Laserlichtmoden vorliegt. Mathematische Funktionen, die das Intensitätsprofil von Lasermoden beschreiben, geben eine Intensität in einem Querschnitt des Lasers bis ins Unendliche an. Die weitab der Laserkavität vorliegende Intensität ist jedoch so gering, dass sie keine wirkliche Relevanz hat. Daher wird üblicherweise ein sinnvoll definierter Bereich einer Lichtmode definiert. Dieser Bereich kann in einem Querschnitt des Halbleiterlasers beispielsweise dadurch bestimmt werden, dass die Intensität auf einen bestimmten Betrag des Spitzenwerts der Intensität in dem Querschnitt, wie beispielsweise das 1/e-fache der Spitzen intensität oder etwa die Hälfte der Spitzenintensität abgefallen ist. Jeder andere sinnvolle, geeignete Bruchteil der Spitzenintensität ist zur Angabe des Lichtmodenbereichs geeignet. In diesem Lichtmodenbereich ist ein Material angeordnet, dessen thermischer Brechungsindexgradient dn/dT ein Vorzeichen hat, dass dem thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT des Ill-V-Materials aus der aktiven Zone entgegengesetzt ist und/oder einen mindestens doppelt so hohen Betrag hat. Durch die Anordnung eines derartigen Materials in dem Lichtmodenbereich ist es möglich, den effektiven thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT des Halbleiterlasers gezielt zu beeinflussen und dabei ist es möglich, den Wert von dn/dT auf nahe Null zu bringen oder ihn betragsmäßig hoch einzustellen. Der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT eines Lasers kennzeichnet seine Reaktion in der Wellenlänge auf Temperaturänderungen. Er bestimmt sich durch die verschiedenen thermischen Brechungsindexgradienten der verschiedenen Materialien innerhalb des Lichtmodenbereichs.Furthermore, the laser has a light mode area which is characterized in that there is a significant intensity of the laser light modes in this area. Mathematical functions that describe the intensity profile of laser modes indicate an intensity in a cross section of the laser to infinity. However, the intensity far from the laser cavity is so low that it has no real relevance. Therefore, a reasonably defined area of a light mode is usually defined. This range can be determined in a cross section of the semiconductor laser, for example, in that the intensity has dropped to a certain amount of the peak value of the intensity in the cross section, such as for example 1 / e times the peak intensity or approximately half the peak intensity. Any other reasonable, appropriate fraction of the peak intensity is suitable for specifying the light mode range. A material is arranged in this light mode region, the thermal refractive index gradient dn / dT of which has a sign that the thermal refractive index gradient dn / dT of the Ill-V material from the active zone is opposite and / or has an amount which is at least twice as high. By arranging such a material in the light mode area, it is possible to specifically influence the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the semiconductor laser, and it is possible to bring the value of dn / dT to near zero or to set it high in terms of amount. The effective thermal refractive index gradient dn / dT of a laser characterizes its response in the wavelength to temperature changes. It is determined by the different thermal refractive index gradients of the different materials within the light mode range.
Auf Grund des hohen Betrages von dn/dT für Bleichalkogenide und des entgegengesetzten Vorzeichens im Vergleich zu beispielsweise GaAs kann das Material vorteilhafterweise ein Bleichalkogenidmaterial umfassen oder hieraus gebildet sein. Vorteilhaft können bekannte Materialien wie etwa PbSe, PbTe, Pbι.xSrxSe oder Pbi-xSrx e oder Pbι.xSrxSeι-yTey oder auch entsprechende Sulfide oder Mischungen/Legierungen mit entsprechenden Sulfiden verwendet werden.Due to the high amount of dn / dT for bleach alkogenides and the opposite sign compared to, for example, GaAs, the material can advantageously comprise or be formed from a bleach alkogenide material. Known materials such as PbSe, PbTe, Pbι can be advantageous. x Sr x Se or Pbi-xSrx e or Pbι. x Sr x Seι-yTe y or corresponding sulfides or mixtures / alloys with corresponding sulfides can be used.
Vorteilhafterweise umfasst der Halbleiterlaser einen Rippenwellenleiter ("Ridge Waveguide"), wodurch im Wesentlichen der Lichtmodenbereich bestimmt wird und das Material ist in oder auf diesem Rippenwellenleiter angeordnet. Dadurch ergibt sich ein guter Überlapp der Lichtmode mit dem Material, so dass der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT des Halbleiterlasers gut kontrolliert werden kann.The semiconductor laser advantageously comprises a ridge waveguide, which essentially determines the light mode region and the material is arranged in or on this ridge waveguide. This results in a good overlap of the light mode with the material, so that the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the semiconductor laser can be controlled well.
Vorteilhafterweise umfasst der Infrarotlaser weiterhin eine DFB-Struktur ("Distributed Feedback"), so dass ein sehr schmalbandiges Emissionsspektrum erreicht wird.The infrared laser advantageously also has a DFB structure (“distributed feedback”), so that a very narrow-band emission spectrum is achieved.
Weiterhin ist eine Laserstruktur vorteilhaft, bei der der Halbleiterlaser ein Mehrsegmentlaser ist. Die verschiedenen Segmente können beispielsweise ein separates, passives DBR ("Distributed Bragg Reflector")-Segment umfassen, dass zur Laserkavitätsbildung dient. Auch können die Segmente aktive und/oder passive, beispielsweise auch schaltbare Absorber umfassen. Ein Segment kann auch beispielsweise einen speziell geformten Wellenleiterteil umfassen, der gegenüber dem Laser abgeänderte Dimensionen hat, aber für die Formung des Strahlprofils vorteilhaft ist.Furthermore, a laser structure in which the semiconductor laser is a multi-segment laser is advantageous. The different segments can include, for example, a separate, passive DBR ("Distributed Bragg Reflector") segment that is used for laser cavity formation. The segments can also comprise active and / or passive, for example also switchable, absorbers. A segment can also be a specially shaped segment, for example Include waveguide part that has modified dimensions compared to the laser, but is advantageous for shaping the beam profile.
Zur Temperaturkontrolle ist weiterhin ein Heizelement, das beispielsweise ström- oder lichtbetrieben sein kann, vorteilhaft.For temperature control, a heating element, which can be powered by electricity or light, for example, is also advantageous.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine aktive Zone aus einem Ill-V-Material gebildet und ein Wellenleiter mit einem Lichtmodenbereich gebildet. Weiterhin wird in dem Lichtmodenbereich ein Material angeordnet, mit dem der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT des Infrarothalbleiterlaser kontrolliert werden kann.In the method according to the invention, an active zone is formed from an Ill-V material and a waveguide with a light mode region is formed. Furthermore, a material is arranged in the light mode region with which the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser can be controlled.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:In the following, advantageous configurations of the device according to the invention and of the method according to the invention are explained using the attached figures. It shows:
Fig. 1 eine dreidimensionale schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform der Erfindung,1 is a three-dimensional schematic view of a first embodiment of the invention,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,2 shows a schematic sectional view of a second embodiment of the invention,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung,3 shows a schematic sectional view of a third embodiment of the invention,
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Spektroskopie- bzw.4 shows a schematic illustration of a spectroscopy or
Telekommunikationssystemstelecommunications system
Fig. 5 eine schematische dreidimensionale Ansicht von verschiedenen Prozessstufen, wie sie bei Durchführung einer Ausführungsform des Verfahrens auftreten können.5 shows a schematic three-dimensional view of different process stages, as can occur when an embodiment of the method is carried out.
Fig. 1 zeigt einen Infrarot-Halbleiterlaser 1. Der Laser weist eine aktive Zone 2 aus einem Ill-V-Material sowie einen Lichtmodenbereich 3 auf, der bei der Rippenwellenleiterstruktur 5 angeordnet ist. Der Infrarothalbleiterlaser umfasst weiterhin ein Substrat 7, an dessen Unterseite ein unterer Kontakt 10 angeordnet ist und auf dessen Oberseite eine untere Mantelschicht 9 (Cladding) angeordnet ist. Oberhalb der aktiven Schicht 2 ist in dem Bereich der Rippenwellenleiterstruktur 5 die obere Mantelschicht 6 (Cladding) angeordnet. Auf der Oberseite des Infrarothalbleiterlasers ist eine Isolierschicht 11 angeordnet, die sich sowohl in dem Bereich oberhalb des Substrats 7 als auch bis auf die Rippenwellenleiterstruktur 5 erstreckt. Auf der Oberseite der Rippenwellenleiterstruktur 5 ist teilweise keine Isolierschicht 11 vorgesehen, sondern ein Kontaktstreifen 8, der beispielsweise aus Gold gebildet sein kann.1 shows an infrared semiconductor laser 1. The laser has an active zone 2 made of an Ill-V material and a light mode region 3 which is arranged in the rib waveguide structure 5. The infrared semiconductor laser further comprises a substrate 7, on the underside of which a lower contact 10 is arranged and on the upper side of which a lower cladding layer 9 (cladding) is arranged. The upper cladding layer 6 (cladding) is arranged above the active layer 2 in the region of the ribbed waveguide structure 5. An insulating layer 11 is arranged on the top of the infrared semiconductor laser and extends both in the area above the substrate 7 and as far as the rib waveguide structure 5. On the top side of the ribbed waveguide structure 5, in some cases no insulating layer 11 is provided, but a contact strip 8, which can be made of gold, for example.
Das Material 4 mit dem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT kann überall in dem dargestellten Lichtmodenbereich 3 angeordnet sein, d. h. es kann in dem Substrat 7, in der unteren Mantelschicht 9, in der aktiven Schicht 2, in der oberen Mantelschicht 6, in der Rippenwellenleiterstruktur 5, in der Isolationsschicht 11 , in dem Kontaktstreifen 8, oder auf der Isolationsschicht 11 oder dem Kontaktstreifen 8 sowie zwischen den jeweiligen Elementen angeordnet sein.The material 4 with the second thermal refractive index gradient dn / dT can be arranged anywhere in the illustrated light mode region 3, i. H. it can be in the substrate 7, in the lower cladding layer 9, in the active layer 2, in the upper cladding layer 6, in the ribbed waveguide structure 5, in the insulation layer 11, in the contact strip 8, or on the insulation layer 11 or the contact strip 8 as well be arranged between the respective elements.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht dargestellt, bei der das Material 4 mit einem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT innerhalb der Rippenwellenleiterstruktur 5 angeordnet ist. Hierbei ist eine obere Mantelschicht 6 oberhalb der aktiven Zone 2 vorgesehen, die aus Ill-V-Material besteht. Oberhalb dieser oberen Mantelschicht 6 ist das Material 4 vorgesehen, mit dem der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT kontrolliert werden kann. Dies kann sowohl durch die Anordnung der Schicht des Materials 4 innerhalb der Rippenwellenleiterstruktur 5, durch die Dicke der Schicht des Materials 4, als auch durch Materialkomposition des Materials 4 geschehen. Das Material 4 ist hierbei entfernt von der aktiven Zone 2 angeordnet, um dort keine nachteiligen Effekte auf die Ladungsträgerrekombination zu haben, jedoch ist es so nahe bei der aktiven Zone, d.h. im Bereich der Lichtmode, vorgesehen, dass seine Temperaturänderung einen Einfluss auf die emittierte Wellenlänge hat.FIG. 2 shows a sectional view in which the material 4 is arranged within the fin waveguide structure 5 with a second thermal refractive index gradient dn / dT. Here, an upper cladding layer 6 is provided above the active zone 2, which consists of Ill-V material. Above this upper cladding layer 6, material 4 is provided, with which the effective thermal refractive index gradient dn / dT can be controlled. This can be done both by the arrangement of the layer of material 4 within the rib waveguide structure 5, by the thickness of the layer of material 4, and by the material composition of the material 4. The material 4 is located away from the active zone 2 so as not to have any adverse effects on the charge recombination, but it is so close to the active zone, i.e. in the area of light mode, provided that its temperature change has an influence on the emitted wavelength.
Oberhalb der Schicht des Materials 4 ist eine weitere Schicht 13 vorgesehen, die sowohl aus Ill-V-Material, als auch dem Material mit dem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT bestehen kann. Auch ist es möglich, hier ein weiteres Material vorzusehen, das von dem verwendeten Ill-V-Material und dem Material 4 verschieden ist, um eine weitere Einstellmöglichkeit des effektiven thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT des Infrarothalbleiterlasers zu erhalten. Die Anordnung des Materials 4 innerhalb der Rippenwellenleiterstruktur 5 ist besonders vorteilhaft, da dieses Material einen recht hohen Brechungsindex haben kann (beispielsweise PbSe: n=5,0, PbTe: n=6,0), wodurch sich eine besonders gute Lichtmodenführung im Bereich der Rippenwellenleiterstruktur 5 ergibt.A further layer 13 is provided above the layer of material 4, which can consist of Ill-V material as well as the material with the second thermal refractive index gradient dn / dT. It is also possible to provide a further material here, that of the Ill-V material used and the material 4 is different in order to obtain a further possibility of setting the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser. The arrangement of the material 4 within the ribbed waveguide structure 5 is particularly advantageous since this material can have a very high refractive index (for example PbSe: n = 5.0, PbTe: n = 6.0), which results in particularly good light mode guidance in the area of Ribbed waveguide structure 5 results.
Die Rippenwellenleiterstruktur 5 kann auch komplett, abgesehen von der Isolationsschicht 11 und dem Kontaktstreifen 8, aus dem Material 4 hergestellt sein.Apart from the insulation layer 11 and the contact strip 8, the ribbed waveguide structure 5 can also be produced completely from the material 4.
Bei der Ausführungsform in Fig. 3 ist das Material 4 mit dem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT auf der Außenseite der Isolationsschicht 11 angeordnet. Dieser Bereich liegt durchaus noch im Lichtmodenbereich 3, so dass das Licht der Lasermoden von dem Material 4, das außen auf der Isolationsschicht 11 angeordnet ist, noch beeinflusst wird. Dadurch kann auch mit außen auf der Isolationsschicht 11 angeordneten Material 4 der effektive thermische Brechungsindex dn/dT eingestellt werden.In the embodiment in FIG. 3, the material 4 with the second thermal refractive index gradient dn / dT is arranged on the outside of the insulation layer 11. This area is still in the light mode area 3, so that the light of the laser modes is still influenced by the material 4, which is arranged on the outside on the insulation layer 11. As a result, the effective thermal refractive index dn / dT can also be set with material 4 arranged on the outside on the insulation layer 11.
In Fig. 3 ist weiterhin eine DFB-Struktur 12 schematisch dargestellt, die in der Rippenwellenleiterstruktur 5 angeordnet ist. Eine solche DFB-Struktur kann auch bei der Struktur aus Fig. 1 oder Fig. 2 vorgesehen sein. Insbesondere kann sie durch das Material 4 selber beispielsweise durch eine Dickenmodulation des Materials 4 verwirklicht sein. Bei der in Fig. 2 dargestellten Struktur kann beispielsweise die Ober- oder die Unterseite oder auch beide Seiten des Materials 4 entlang der Laserkavität periodisch oder auch abschnittsweise periodisch strukturiert sein, um so als DFB-Gitter zur Verfügung zu stehen.FIG. 3 also schematically shows a DFB structure 12 which is arranged in the ribbed waveguide structure 5. Such a DFB structure can also be provided in the structure from FIG. 1 or FIG. 2. In particular, it can be realized by the material 4 itself, for example by modulating the thickness of the material 4. In the structure shown in FIG. 2, for example, the top or the bottom or both sides of the material 4 can be periodically structured or also periodically structured along the laser cavity in order to be available as a DFB grating.
Weiterhin ist in Fig. 3 zu erkennen, dass die aktive Zone 2 nicht wie in Figuren 1 und 2 dargestellt unterhalb der Rippenwellenleiterstruktur 5 angeordnet sein muss, sondern auch innerhalb der Rippenwellenleiterstruktur 5 angeordnet sein kann. Dies ist für ein laterales Confinement der Ladungsträger vorteilhaft.It can further be seen in FIG. 3 that the active zone 2 does not have to be arranged below the ribbed waveguide structure 5, as shown in FIGS. 1 and 2, but can also be arranged within the ribbed waveguide structure 5. This is advantageous for lateral confinement of the charge carriers.
Die aktive Zone 2 in den Fig. 1 bis 3 kann eine Quantenkaskadenstruktur umfassen. Die emittierte Lichtwellenlänge liegt bevorzugterweise im Mittel-Infrarotbereich, d. h. insbesondere in einem Wellenlängenbereich zwischen 3 μm und 20 μm. Das Material 4 ist bevorzugterweise ein IV-VI-Material und noch bevorzugterweise ein Bleichalkogenid. In Fig. 4 ist schematisch ein Spektroskopiesystem oder ein Telekommunikationssystem dargestellt. Beide Systeme weisen einen Sender bzw. Lichtquelle 15 und einen Empfänger 18 auf. Der Sender bzw. die Lichtquelle 15 umfasst einen Infrarothalbleiterlaser und sendet in Richtung 16 Laserlicht aus. Für den Fall eines Spektroskopiesystems ist zwischen der Lichtquelle 15 und dem Empfänger (Detektor) 18 ein Raumbereich 17 angeordnet, in dem ein zu detektierendes Spurengas oder Fluid evtl. vorhanden ist. Durch Variation der Temperatur des Infrarothalbleiterlaser in der Lichtquelle 15 kann die Absorption im Raumbereich 17 bei verschiedenen Wellenlängen ermittelt werden und somit die Spektroskopie durchgeführt werden.The active zone 2 in FIGS. 1 to 3 can comprise a quantum cascade structure. The emitted light wavelength is preferably in the mid-infrared range, ie in particular in a wavelength range between 3 μm and 20 μm. Material 4 is preferably an IV-VI material, and more preferably a bleaching alkogenide. 4 schematically shows a spectroscopy system or a telecommunication system. Both systems have a transmitter or light source 15 and a receiver 18. The transmitter or the light source 15 comprises an infrared semiconductor laser and emits laser light in the direction 16. In the case of a spectroscopy system, a space 17 is arranged between the light source 15 and the receiver (detector) 18, in which a trace gas or fluid to be detected may be present. By varying the temperature of the infrared semiconductor laser in the light source 15, the absorption in the spatial region 17 can be determined at different wavelengths and the spectroscopy can thus be carried out.
Für den Fall eines Telekommunikationssystems befindet sich zwischen dem Sender 15 und dem Empfänger 18 ein zu überbrückender Raumbereich 17. Durch zeitliche Modulation des Ausgangssignals des Senders 15 kann Information an den Empfänger 18 übertragen werden Hierbei kann auch Laserlicht mit verschiedenen Wellenlängen zur Übertragung in mehreren Kanälen eingesetzt werden.In the case of a telecommunication system, there is a space area 17 to be bridged between the transmitter 15 and the receiver 18. By modulating the output signal of the transmitter 15 over time, information can be transmitted to the receiver 18. Laser light with different wavelengths can also be used for transmission in several channels become.
Verfahren zum Herstellen des Infrarothalbleiterlasers können sämtliche bekannten Schichtdepositions- und Strukturierungsverfahren umfassen. Hier ist beispielsweise das Aufdampfen, das Sputtern, die Molekularstrahlepitaxie (MBE), MOCVD oder verwandte Verfahren sowie übliche lithographische (optische, Elektronenstrahl-) Verfahren und sonstige Strukturierungsverfahren zu nennen.Methods for manufacturing the infrared semiconductor laser can include all known layer deposition and structuring methods. Examples include vapor deposition, sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), MOCVD or related processes, as well as conventional lithographic (optical, electron beam) processes and other structuring processes.
Hierbei kann das Anordnen des Materials 4 während, vor oder nach der Bildung eines Wellenleiters 5 erfolgen.The material 4 can be arranged during, before or after the formation of a waveguide 5.
Besonders vorteilhaft ist ein Verfahren zur Herstellung des Infrarothalbleiterlasers, wie es in Fig. 5a und 5b dargestellt ist. Hierbei wird auf einem Substrat 19 (beispielsweise BaF2) eine Schicht 20 des Materials 4 mit einem der üblichen Schichtdepositionsverfahren (z. B. MBE) hergestellt. Optionalerweise kann hierbei auch eine Strukturierung 21 der Schicht 20 aus dem Material 4 vorgenommen werden, wobei dies beispielsweise mit Lithographie oder Prägung mit einem geeigneten Stempel (beispielsweise aus Silizium) geschieht. Die Schicht 20 kann anschließend von dem Substrat 19 abgehoben werden oder auch das Substrat 19 aufgelöst werden (im Falle von BaF2 beispielsweise in einer wässrigen Lösung von HN03). Die so hergestellte Schicht 20 wird mit einem Kleber 22 auf einem Stempel 23 angeordnet. Statt eines Klebers 22 kann auch ein Wachs oder sonstiges Haftmittel verwendet werden. Auch eine Flüssigkeit mit genügend Kappilarwirkung kann die Haftung vermitteln. Mit dem Stempel 23 wird die Schicht 20 auf dem bis dahin fertiggestellten Schichtstapel angeordnet. Hierbei wird also ein Transfer der Schicht 20 aus dem Material 4 durchgeführt. Anschließend kann die Schicht 20 noch mit anderen Materialien überwachsen werden, falls zum Zeitpunkt des Schichttransfers der Infrarothalbleiteriaser noch nicht soweit fertiggestellt war.A method for producing the infrared semiconductor laser as shown in FIGS. 5a and 5b is particularly advantageous. In this case, a layer 20 of material 4 is produced on a substrate 19 (for example BaF 2 ) using one of the customary layer deposition methods (for example MBE). Optionally, a structuring 21 of the layer 20 from the material 4 can also be carried out, this being done for example with lithography or embossing with a suitable stamp (for example made of silicon). The layer 20 can then be lifted off the substrate 19 or the substrate 19 can also be dissolved (in the case of BaF 2, for example, in an aqueous solution of HN0 3 ). The layer 20 produced in this way is arranged on a stamp 23 using an adhesive 22. Instead of an adhesive 22, a wax or other adhesive can also be used. Adhesion can also be imparted by a liquid with sufficient capillary action. With the stamp 23, the layer 20 is arranged on the layer stack which has been completed by then. Here, a transfer of the layer 20 from the material 4 is carried out. Subsequently, the layer 20 can be overgrown with other materials if the infrared semiconductor laser had not yet been completed at the time of the layer transfer.
Falls die Schicht 20 eine DFB-Struktur 21 aufweist, kann die Schicht 20 auch als DFB- Struktur 12' auf einen vorbereiteten Schichtstapel aufgebracht werden.If the layer 20 has a DFB structure 21, the layer 20 can also be applied as a DFB structure 12 'to a prepared layer stack.
Besonders vorteilhaft ist ebenfalls ein Verfahren, bei dem ein Laser, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, jedoch noch nicht das Material 4 aufweist, hergestellt und auf seine Eigenschaften hin getestet bzw. untersucht wird. Erst wenn ein Funktionieren des Lasers festgestellt worden ist bzw. der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT festgestellt wurde, wird die Anordnung des Materials 4 auf oder neben der Rippenwellenleiterstruktur 5 vorgenommen. Hierbei kann ganz gezielt die Materialmenge 4 oder deren Zusammensetzung kontrolliert werden, so dass ein gewünschter effektiver thermischer Brechungsindexgradient dn/dT des Infrarothalbleiterlasers eingestellt wird. Dies ist besonders dann effektiv, wenn der effektive thermische Brechungsindexgradient dn/dT vor der Materialdeposition bestimmt wurde. Auch kann das Verfahren des Bestimmen des effektiven thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT des Lasers und die Materialaufbringung iteriert werden, um beispielsweise möglichst nahe an einen Wert für das effektive dn/dT von Null zu kommen.Also particularly advantageous is a method in which a laser, as shown in FIG. 3, but which does not yet have the material 4, is produced and its properties are tested or examined. Only when the functioning of the laser has been determined or the effective thermal refractive index gradient dn / dT has been determined is the arrangement of the material 4 on or next to the ribbed waveguide structure 5 carried out. Here, the amount of material 4 or its composition can be controlled in a very targeted manner, so that a desired effective thermal refractive index gradient dn / dT of the infrared semiconductor laser is set. This is particularly effective if the effective thermal refractive index gradient dn / dT was determined before the material was deposited. The method of determining the effective thermal refractive index gradient dn / dT of the laser and the material application can also be iterated in order, for example, to come as close as possible to a value for the effective dn / dT of zero.
Durch die Anordnung des Materials 4 mit dem relativ hohen Brechungsindex kann die Form des Lichtmodenbereichs beeinflusst werden, insbesondere falls das Material 4 einen vergleichsweise hohen Brechungsindex hat. Hierbei ist es auch möglich, dass eine Auskoppelung von etwas Licht aus der Laserkavität in das Material 4 folgt, wobei das Material 4 dann immer noch im Lichtmodenbereich des Lasers liegt. The shape of the light mode region can be influenced by the arrangement of the material 4 with the relatively high refractive index, in particular if the material 4 has a comparatively high refractive index. It is also possible here for some light to be coupled out of the laser cavity into the material 4, the material 4 then still being in the light mode range of the laser.

Claims

Patentansprüche claims
1. Infrarot-Halbleiterlaser mit1. Infrared semiconductor laser with
mindestens einer aktiven Zone aus Ill-V-Material mit einem ersten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT undat least one active zone made of Ill-V material with a first thermal refractive index gradient dn / dT and
einem Lichtmodenbereich,a light mode area,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
in dem Lichtmodenbereich (3) ein Material (4) mit einem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT vorgesehen ist, dessen Vorzeichen dem des ersten thermischen Brechungsindexgradienten entgegengesetzt ist und/oder der einen mindestens doppelt so hohen Betrag hat.a material (4) with a second thermal refractive index gradient dn / dT is provided in the light mode region (3), the sign of which is opposite to that of the first thermal refractive index gradient and / or has an amount which is at least twice as high.
2. Infrarot-Halbleiterlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) ein IV -VI Material, insbesondere ein Bleichalkogenidmaterial, umfasst oder ist.2. Infrared semiconductor laser according to claim 1, characterized in that the material (4) comprises or is an IV-VI material, in particular a bleaching alkogenide material.
3. Infrarot-Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) ein binäres Material wie etwa PbS, PbSe oder PbTe, und/oder ein ternäres Material wie etwa Pbι.xSrxSe oder Pbι.xSrxTe und/oder eine quaternäres Material wie etwa
Figure imgf000011_0001
umfasst oder ist.3. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 or 2, characterized in that the material (4) is a binary material such as PbS, PbSe or PbTe, and / or a ternary material such as Pbι. x Sr x Se or Pbι. x Sr x Te and / or a quaternary material such as
Figure imgf000011_0001
includes or is.
4. Infrarot-Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) in und/oder auf einer Rippenwellenleiterstruktur (5) angeordnet ist.4. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 3, characterized in that the material (4) is arranged in and / or on a ribbed waveguide structure (5).
5. Infrarot-Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) in Form mindestens einer Schicht angeordnet ist.5. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 4, characterized in that the material (4) is arranged in the form of at least one layer.
6. Infrarot-Halbleiterlaser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine DFB-Struktur (12) vorgesehen ist. 6. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 5, characterized in that a DFB structure (12) is provided.
7. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarot-Halbleiteriaser (1) ein Quantenkaskadenlaser ist.7. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 6, characterized in that the infrared semiconductor laser (1) is a quantum cascade laser.
8. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarot- Halbleiterlaser (1) ein Mehrsegmentlaser ist und das Material (4) bevorzugterweise nur in einem Teil der Segmente vorgesehen ist.8. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 7, characterized in that the infrared semiconductor laser (1) is a multi-segment laser and the material (4) is preferably only provided in part of the segments.
9. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Peakemissionswellenlänge im wesentlichen temperaturunabhängig ist.9. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 8, characterized in that the peak emission wavelength is essentially independent of temperature.
10. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenzahl der Peakemission eine Temperaturabhängigkeit von 2 cmK"1 oder darüber, bevorzugterweise von 3 cmK'1 oder darüber und noch bevorzugter von 4 cmK"1 oder darüber hat.10. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 8, characterized in that the wave number of the peak emission has a temperature dependence of 2 cmK "1 or above, preferably from 3 cmK '1 or above and more preferably from 4 cmK " 1 or above ,
11. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung zum Heizen zumindest des Materials (4) vorgesehen ist.11. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 9, characterized in that a heating device for heating at least the material (4) is provided.
12. Infrarot-Halbleiteriaser nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Infrarot-Halbleiteriaser (1) ein Midinfrarot-Halbleiterlaser ist.12. Infrared semiconductor laser according to one of claims 1 to 11, characterized in that the infrared semiconductor laser (1) is a mid-infrared semiconductor laser.
13. Verfahren zur Herstellung eines Infrarot-Halbleiterlasers mit:13. Method for producing an infrared semiconductor laser with:
Bildung mindestens einer aktiven Zone aus Ill-V-Material mit einem ersten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dTFormation of at least one active zone from Ill-V material with a first thermal refractive index gradient dn / dT
und Bildung eines Wellenleiters mit einem Lichtmodenbereich,and forming a waveguide with a light mode area,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
in dem Lichtmodenbereich (3) ein Material (4) mit einem zweiten thermischen Brechungsindexgradienten dn/dT angeordnet wird, dessen Vorzeichen dem des ersten thermischen Brechungsindexgradienten entgegengesetzt ist und/oder der einen mindestens doppelt so hohen Betrag hat. A material (4) with a second thermal refractive index gradient dn / dT is arranged in the light mode region (3), the sign of which is opposite to that of the first thermal refractive index gradient and / or has an amount that is at least twice as high.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) mit einem Depositionsverfahren wie Aufdampfen, Sputtern, Molekularstrahlepitaxie (MBE), Metallorganisch-chemische Dampfphasenepitaxie (MOCVD) oder Ähnlichem in dem Lichtmodenbereich (3) angeordnet wird.14. The method according to claim 13, characterized in that the material (4) with a deposition method such as vapor deposition, sputtering, molecular beam epitaxy (MBE), metal organic chemical vapor phase epitaxy (MOCVD) or the like is arranged in the light mode region (3).
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) durch Transfer in dem Lichtmodenbereich (3) angeordnet wird.15. The method according to claim 13, characterized in that the material (4) is arranged by transfer in the light mode region (3).
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (4) vor, während oder nach dem Transfer periodisch strukturiert wird.16. The method according to claim 15, characterized in that the material (4) is periodically structured before, during or after the transfer.
17. Telekommunikationssystemkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Telekommunikationssystemkomponente (15) einen Infrarot-Halbleiteriaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einen nach einem der Ansprüche 13 bis 16 hergestellten Infrarot-Halbleiteriaser (1) umfasst.17. Telecommunication system component, characterized in that the telecommunication system component (15) comprises an infrared semiconductor laser (1) according to one of claims 1 to 12 or an infrared semiconductor laser (1) manufactured according to one of claims 13 to 16.
18. Telekommunikationssystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Telekomunikationssystem (15, 18) eine Telekommunikationsystemkomponente (15) nach Anspruch 17 umfasst.18. Telecommunication system, characterized in that the telecommunication system (15, 18) comprises a telecommunication system component (15) according to claim 17.
19. Spektroskopiesystemkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass die Spektroskopiesystemkomponente (15) einen Infrarot-Halbleiteriaser (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einen nach einem der Ansprüche 13 bis 16 hergestellten Infrarot- Halbleiteriaser (1) umfasst.19. Spectroscopy system component, characterized in that the spectroscopy system component (15) comprises an infrared semiconductor laser (1) according to one of claims 1 to 12 or an infrared semiconductor laser (1) produced according to one of claims 13 to 16.
20. Spektroskopiesystem, dadurch gekennzeichnet, dass das Spektroskopiesystem (15, 18) eine Spektroskopiesystemkomponente (15) nach Anspruch 19 umfasst. 20. Spectroscopy system, characterized in that the spectroscopy system (15, 18) comprises a spectroscopy system component (15) according to claim 19.
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